万亿氢能市场一触即发,产业链背后的成本与商业化困境亟待解决

恨寒聊财经 2023-01-14 20:41:02

万亿风口将至,氢能发展驶入快车道

说起氢能源,少有人知。不过,3月23日,氢能概念股成为市场上最强势的板块之一,超过15只股票涨停。

3月23日早间,国家发改委、国家能源局联合发布了《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》(以下简称《规划》)。

这是我国首个氢能产业的中长期规划,规划包含多项高“含金量”内容——首次明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分,确定可再生能源制氢是主要发展方向。并提出了氢能创新体系、基础设施、多元应用、政策保障、组织实施等方面的具体规划。

联合去年8月底启动燃料电池示范应用政策以及地方政府的氢能产业规划,标志着我国的氢能发展的顶层设计正式落地,明确氢能是战略性新兴产业的重点方向。

2021年是我国“十四五”规划的开局之年,亦是我国氢能源的政策元年。在产业中长期规划及“双碳”目标的激励下,地方政府和国企也有望积极推进氢能项目和“减碳”应用的落地。随着行业“游戏规则”和多维度政策体系的逐步完善,氢能企业对补贴金额和产品定价更为明确,燃料电池端订单显著增加,具有较大的市场应用潜能。

这意味着,在我国首个氢能产业的中长期规划指引下,氢能被视为打造低碳产业转型升级的新增长点,产业的发展机会再次被撬动。

政策驱动为氢能公司带来新一轮催化剂,氢能概念股因此也成为资本市场的“香饽饽”。那么,万亿风口启航,资本抢滩布局,接下来中国氢能的故事会怎么讲?

01 政策“发枪令”再打响,各方入局氢能产业链

纵观历史,人类对氢能的重视并非此时兴起,早在20世纪起,各国就陆续展开过对氢能的研究部署。历经百年,氢能热浪潮起又退,滞而再涨,周而复始,却始终没能转化为持续的资源支持和战略部署。直到近年来,由于全球气候危机“灰犀牛”近在咫尺,能源转型独立亦迫在眉睫,氢能才终于被赋予深度减碳、能源安全保障的战略使命。

我国对氢能源的研究始于20世纪60年,在“十五”期间专项确定新能源汽车“三纵三横”研发布局,首次将燃料电池作为国家级研发重点开始,我国对氢能及燃料电池的推广引导政策经历了从稳步推进到倾斜加码。

2006年,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》标志我国氢能产业迈入近十年的漫长蛰伏期——技术推广阶段。直到近年,我国相继发布了《国家创新驱动发展战略纲要》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等一系列政策文件,将氢能的综合利用作为重点发展方向,氢能技术才正式进入产业化阶段。

国务院办公厅《能源发展战略行动计划2014-2020》中,将氢燃料电池发电技术列入国家新能源汽车产业政策重点支持的技术路线。2017年开始,针对燃料电池汽车推广应用的专项补贴政策陆续出台。2019年3月,氢能及燃料电池首次被写入政府工作报告中,标志着氢能产业发展上升到国家能源战略高度。2021年,国家出台“碳达峰、碳中和”政策,氢能产业被正式写入“十四五”规划中,各级政府密集出台鼓励政策,补贴力度进一步加大。2022年,氢能产业的宏伟蓝图重磅出炉,氢能产业热度仍在持续攀升。

与新能源汽车补贴政策不同,2020年9月起采取的“以奖代补”政策鼓励氢能源更加精准,讲求“钱要花在刀刃上”。一是“以奖代补”,而非大面积补贴。氢燃料电池汽车的补贴将由面向全国大范围式的购置补贴方式,转为面向入围城市群的燃料电池汽车商用补贴。二是倒逼关键技术的提升。氢能“以奖代补”将根据汽车销量及电堆功率、载重质量进行权重积分,同时对国产的电堆、膜电极、质子交换膜、催化剂等燃料电池关键核心零部件环节进行积分奖励。最终按照所得积分比例参与补贴分配,促进零部件的国产化替代,开创了补贴的新格局。

国家和地方政府对氢能行业的引导政策频出,叠加产业经济市场广阔,我国氢能和燃料电池发展步伐逐步加快。随着顶层设计和技术应用相继落地,将形成合力有效提高我国氢能产业链上中下游企业的竞争力,带动氢能的商业化发展,实现大规模放量。

与锂电池产业链相比,氢能源产业链更长、复杂度更高,理论经济价值含量也更大。资料显示,根据所处的产业链环节,可以将氢能产业链简单地划分为由氢制取、氢储运及氢加注组成的上游,由燃料电池系统及电堆组成的中游和由氢燃料电池汽车的下游。《中国氢能产业发展报告2020》预计,到2050年,氢能在交通运输、储能、工业、建筑等领域广泛使用,氢能产业链产业产值将超过10万亿元。

面对巨大的市场蛋糕,不少出身传统化工、储运行业上市公司纷纷跨界抢滩布局,发展氢能及燃料电池作为适应低碳环保发展的重要创新技术也成为众多央企国企的共识,中国石油、中国石化为代表的央企正加快布局氢能这一新能源产业未来的战略制高点,并成立战略联盟研发制氢、储氢、加氢、用氢等全产业链。

随着新老玩家的不断入局,氢能行业发展有望按下快进键。氢能的进一步发展将会推进我国能源生产和消费革命,对新时代能源转型发展具有重大意义。

02 全球化的氢浪潮

近年,能源危机阴影笼罩全球,加上气候变化带来的极端灾害在全球肆虐,系统性国际安全风险不断涌现。双重压力下,全球能源绿色转型发展势不可挡。由于氢能具备来源广、能量密度高、环保效果好的优势,氢能已经成为国际议程的新焦点。不仅中国对氢能的探索进入了“快车道”,氢能还正被世界各国纳入能源战略版图,全球多个国家都已制定发布或正在起草国家氢能战略,并在不同的战略指导下形成了差异化的氢能发展路线。

但值得注意的是,全球氢能热潮再现,甚至处于炒作周期的顶端。市场的热情究竟会加速氢能转化为落地的脱碳项目,还是会如之前的热潮一般再次偃旗息鼓?从国际社会布局氢能的战略选择中,我们或许能窥到答案的边际。

(1)欧盟:大力发展可再生氢能,实现低碳领跑

欧盟的战略设想,立足于实现低碳发展,发展可再生能源制氢,即“灰氢不可取、蓝氢可利用、绿氢是主力”。简单来说,欧盟氢能源的两个主导市场分别为交通和工业应用。交通方面,短期内可应用于城市公交、铁路网线电气化的特定部分,长远来看,能为航空和航海部门去碳化发挥重要作用。工业的应用目标则是围绕电转气项目,在化工和钢铁生产中减少和替代化石燃料。

为加速氢能在电气化脱碳中发挥关键作用,以德国、法国、意大利为代表的欧盟国家均制定了广泛的政策战略,以促进氢能的研究,并在2020年启动了关于氢能源的欧盟共同利益重要项目(IPCEI),以帮助加速建立欧洲氢能源价值链。

(2)日本:摆脱资源进口约束,构建多元化供应链

与低碳领跑者欧盟不同,日本能源对外依赖性高,安全系数低,故而其战略设想立足于打破资源禀赋约束,构建多元化氢能供给体系。从2017年开始,日本实施“基本氢战略”,提出要建设氢能社会,在家庭和工业应用中都使用氢能。随后相继出台《氢燃料发电研究报告》《零碳氢燃料研究报告》,形成日本氢能战略的主要内容,支持多样化和务实的能源转型,最大限度兼顾能源转型和经济增长。

“两条腿”走路的日本氢能发展速度是全球最快的,氢能在家用燃料电池、燃料电池汽车领域的推广尤为亮眼。在车用燃料电池领域里,丰田是氢燃料电池乘用车里当之无愧的领头羊,目前续航已达到850km,最大功率为134kw。《2018年全球氢燃料电池车市场报告》显示,2013年到2017年底,全球总计售出6475辆氢燃料电池乘用车。其中日本以38%的占比排名全球第二,在各大车企交付的氢燃料电池汽车占比方面,丰田占比最大,高达75%。到2030年,日本的目标是拥有80万辆燃料电池汽车,约占目前注册汽车的1%。

(3)美国:立足氢能经济,氢能攻关

美国是最早重视和发展氢能源的国家,也是全球第一大液氢生产和使用大国,从储运到应用都比其他国家更具成本优势。美国在2002年就颁布了“国家氢能战略发展线路图”,并首提“氢经济”。因为美国一直以来都将油气视为参与国际关系的重要筹码,对氢能的布局更多是从参与产业竞争角度出发。以发展氢经济为导向,美国率先在经济可行性较高的领域实现了突破。一是以天然气重整气为原料的固定式燃料电池,二是适配于载重物流领域的氢燃料电池商用车。

拜登在宣布重返《巴黎协定》后,推动氢能应用、建立氢能经济系统的步伐明显加快,在七国集团峰会上也强调氢能在气候危机中必须扮演“关键角色”。美国能源部启动了首个名为“氢能攻关”的计划,目标是在未来10年使可再生能源制氢的成本降低80%,并将清洁氢的产量增加5倍。美国能源部估计,到2050年,美国的氢消费量将增长4至6倍,占美国总能源需求的将近14%。

在全球能源供需格局走向宽松的今天,氢能在国际能源交易市场中的巨大潜力不断凸显。所有参与者都希望氢能在各自经济的去碳化中发挥重要作用,并根据自身国情需要制定差异化的氢能战略。

热潮又起,我们更要理性地看待全球氢能的发展路径。与之前诸次不同的是,氢能是绿色能源的终极形式已经得到了全球的认可,并且各国都在加速推进氢能技术的研发。但同时我们也要认清氢能产业发展面临的瓶颈,储运技术、应用场景、商业模式不实现突破,就无法实现氢能的规模化商业推广。

作为后发国家,我们更要认清中国氢能现有的制约困境,从而合理布局、把握节奏,有序探索形成有效的氢能发展商业化路径。

03 自我造血,道阻且长?

提到氢能总是绕不开紧随其后的燃料电池,两者像孪生兄弟一样总是如影随形。在政策的推动下,氢能全产业链设计初具雏形,二者越发呈现出强相关性,但侧重方向又非完全重叠。氢能的发展重心在上游绿氢的和提纯,燃料电池的切入场景则聚焦于交通,落地于燃料电池汽车商业化应用。

随着氢能政策不断升温,补贴力度进一步加大,国内各地氢能产业再度迎来发展热潮。从产业链分布来看,制氢、燃料电池、储氢等氢能装备相关公司齐头并进。兰石重装、美锦能源、先导智能等多家燃料电池公司都已明确将围绕制氢装备加速有关业务布局。更有“硅片龙头”隆基股份、昇辉科技等多家上市公司跨界入局。

值得注意的是,尽管氢能源前景无限,但眼下氢能产业链还处于依靠政府补贴输血的局面——核心技术没有突破,经济效益未能实现正向循环,大面积商业化落地仍待时间。

(1)氢能产业链上游:氢能端的成本困境

氢在化工和钢铁等领域的运用早已有之,以煤、天然气等化石能源为原料制氢是现在的主流方向,也称为“灰氢”。然而在制氢过程中伴随大量二氧化碳排放,且制得氢气中普遍含有硫、磷等杂质。为了实现绿色低碳目标,各地发展氢能项目时,纷纷将绿氢——通过电解水制氢,生产过程中不排放碳元素作为首选。

这其中光伏/风力发电制氢被视为绿氢当前最优的解决方案。但用电的成本要占氢气成本的至少80%,电价决定了绿氢是当下成本最高的制氢方式,这制约了绿氢行业的发展,占比仅为2%。而且必须看到的是,与电力能源不同,氢能是二次能源,从电能转化为氢能必然带来新的消耗。如果发电综合成本无法得到有效控制,下游燃料电池将和锂电池一样,长期背负着能源制取高碳排放的指责,氢能产业链也无法实现真正的产业体系。

(2)氢能产业链下游:燃料电池端的商业化困境

比起上游的制取成本问题,企业和资本更在意的焦点是实际应用,然而数据却更不尽人意。相比全球新能源汽车约650万辆的销售量,氢燃料汽车的销量微不足道,整个行业只能算刚刚起步。

电堆能量密度等技术发展和成本是制约燃料汽车发展的主要因素。目前我国已初步具备燃料电堆等关键零部件的产业化生产能力,但核心部件及基础材料,如质子交换膜、双极板、催化剂和氢气循环泵等还严重依赖进口。要想降低成本,需要依赖技术上的进一步突破,例如膜电极性能的增强、铂载量的降低和双极板制备工艺升级,并且同时推进“规模化”生产,从而完成“技术升级-规模化应用-技术升级”闭环飞轮快速运转。

理想是丰满的,现实却也是残酷的。一般科研成果转化落地,过程短则5年,长则8年。比如在大学做出的催化剂,用品分析都是纯量,远高于市场价。期间必须不断调整配方,改进生产工艺,最后才能得到工业产品级别的催化剂。

在没有研发出更合适的催化剂前,若氢燃料电池大规模商业化,铂的成本将居高不下,这又将恶性循环导致成本难以下降,进一步制约氢燃料电池发展。

另外,氢能源基础设施建设在国内起步较晚,与现在已经初具规模的蓄电池充电桩相比,差距甚远。且加氢站等基础设施成本极高,比充电桩贵3倍左右。这些都为氢能源汽车普及以及实现规模化商业落地带来不少阻碍。

我们必须看到并承认目前我国氢能产业与技术存在明显短板,但国家科技部也成立了氢能独立研发专项,正在逐步推进技术研发,攻克各个难点。要相信,在产业中长期规划及“双碳”目标的激励下,通过我国政府扶持补贴政策与氢能产业的合力驱动,氢能和燃料电池汽车将按下快速键。

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